Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99


Рис. 61. с - -характеристики МОП-структуры для двух толщин окисла при уровне легирования кремния W( = 105 см- По оси абсцисс отложена величина Vg=Vg-((>mb + QssICo. Для кривых 1-3 хв=0,2 мкм (C(i=16,9 нФ/см); для кривых 1. 2 Хо=0,025 мкм (Со=135 нф/см)

Ф-Cfl

£

..--- -

1 1 1111 1

1 м mill 1

III mil 1

1 11 mil

\N\ 1 1 1 mil

0,6 fsO

Рис. 627 Минимальная низкочастотная емкость полупроводники (1) к соответствующий ей поверхностный потенциал (2) в функции концентрации некомпенсированныхпримесей (Si, 7=300 К)



подстановкой в (6-30) (рис. 63). Сравнение расчетного значения Ctm (рис. 63) с экспериментальным является удобным способом определения концентрации примеси в приповерхностных слоях полупроводника [157], которая может отличаться от объемной концентрации за счет перераспределения примесей в процессе термического окисления [177]. Подобный метод используется также для определения уделБного сопротивления и профиля распределения примесей в эпитаксиальных пленках [194, 95].


Рис. 63. Зависимость минимальной низкочастотной емкости МОП-структуры от концентрации примесей для различных толщин окисла Хв, мкм: / - 0,025; 5 - 0,1; - 0,2; 5 - 0,4; соответствующие значения Со(нФ/см2) равны: /- 135; • 2 - 67,6; 5 - 33,8; 4 - 16,9; 5 - 8,45

Измерение малых емкостей на низкой частоте часто бывает затруднительно. В ряде случаев лучшие результаты можно по-лучлть с использованием высоких частот, когда величина Cg в 1ежигАе инверсии определяется толшиной обедненной области Xd. При-этих условиях

(6-31)

(6-32)

зависимости Xd{Qs) были приведены на рис. 59. Высокочастотные характеристики, показаны на рис. 61 (кривые 2, 2). Поскольку при инверсии Xd быстро выходит на цасыщение (xdm), различия в величинах минимальных емкостей, измеренных на низкой и на высокой частотах оказываются- незначительными. В действительности, хотя полный заряд инверсионного слоя и



постоянным, под влиянием высокочастотного сигнала происходит пространственное перераспределение неосновных носителей образующих этот заряд [156], что несколько увеличивает значение Ctm, вычисленное по (6-32),. и еще более сближает минимальные величины низкочастотной и высокочастотной емкостей. Для приближенного определения концентрации примеси по экспериментально измеренному значению высокочастотной емкости Ctm можно применить соотношения (6-31), (6-32), (6-26) и (6-27) [177].

Кривая 3 рис. 61 соответствует быстрому переключению системы в режим инверсии, когда заряд инверсионного слоя не успевает сформироваться. В этом случае Cs = 2s/xd, Qs = qNxd; отсюда, используя (6-28) и соотношение, полученное интегрированием уравнения Пуассона, найдем:

Со \ , 2Со , Kvc

qNZs

= 0; - (6-33)

из (6-30) и (6-33)

(у 2ф,

Со \ qNs

Переходные процессы при таком режиме измерений и возможности его применения для нахождения времени жизни неосновных носителей тока рассмотрены в [196-199].

Частотные характеристики МОП-структур в области инверсии определяются скоростью накопления и исчезновения неосновных носителей. Если Qss = const [Vg), а площадь слоя окисла равна площади металлического электрода, основным механизмом, обеспечивающим изменение инверсионного заряда, является генерация и рекомбинация в обедненной области. Эксперименты [164] показали, что критическая частота fo перехода от кривой типа / (рис. 60) к кривой 2 для р- и м-кремния при комнатной температуре составляет около 50 Гц. Из температурных зависимостей fo следует, что генерационно-рекомби-национными центрами являются примесные уровни, расположенные вблизи середины запрещенной зоны [164, 184,. 200].

Если металлический затвор не покрывает всю поверхность окисла, величина fo в случае кремния р-типа может возрасти до единиц и десятков мегагерц [200-202] *. Это объясняется тем,

* В работах (200-202] рассмотрен также гистерезис С-V-характеристик структур на р-кремнии, связанный с накоплением и рекомбинацией зарядов на внешней поверхности окисла, не покрытой металлом.

Эквивалентные схемы МОП-структур, отражающие частотные зависимости емкости приведены в [191, 192, 200].

»

5 р. Кобболд . 129





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99